[发明专利]热交换装置和有机物处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于瞬间加热或冷却流体的热交换装置。

背景技术

作为热交换装置，例如具有加热气体的装置。通常使用的机构是使气体通过加热后的管来加热气体。或者是如下机构：使加热流体流经带翅片的管，通过使气体流经上述翅片之间来加热气体。

上述装置不仅用于加热气体，还经常用于加热液体或生成水蒸气。不是加热气体而是冷却气体的装置也通常采用相同的机构。

上述结构具有一般性且以往一直使用，但是装置需要较大的容积。这是因为流过管的流体和管的热交换效率低。

提出了一种改进上述一般结构的热交换效率的机构。图1和图2表示了这种发明的例子。

图1是示意性表示专利文献1所示的实现冲击喷流的加热机构一例的图。流经管的气体接触加热后的空洞圆板并与空洞圆板进行热交换。用于加热的加热灯并未图示。

图2是表示如专利文献2所示，将利用气体与基体的碰撞而有效地进行热交换的流道配置在基体表面，从而产生加热气体的装置的图。本发明中采用了效率良好的热交换结构的图2的以往例子。

对图2的热交换进行说明。图2中表示了气体流道的结构。通过切削碳基体的表面来制作流道。通过切削来制作加快气体流速的狭窄的多个纵槽流道。流经所述狭窄流道的气体高速地碰撞与纵槽流道呈直角连通的横槽流道，从而高效地与高温碳进行热交换。在碳表面按照碰撞次数反复进行热交换，气体被加热到与碳大体相同的温度。

由于100SLM流量的气体流经1cm²的断面的速度计算为16m/秒，所以流经具有该流道断面的长度为10cm的装置所需要的时间在0.01秒以下。即，瞬间将气体加热到碳的温度。图2提供的结构能够进行瞬间热交换。

瞬间加热气体并喷出高温气体的装置不仅能够应用于供暖或干燥，还能够应用于对涂布在基板上的各种材料(金属或电介质等)进行加热并烧制的工序。上述装置也能够有效应用于对水等液体进行加热。

瞬间冷却气体的装置能够应用于冷却来自涡轮的水蒸汽、冷却制冷制热设备的制冷剂以及冷却锅炉的排热。制冷剂的冷却有望应用于近来受到关注的地热发电。

本发明涉及有效地瞬间加热或冷却作为流体的气体、液体的装置。

专利文献1：日本再公表专利WO2006/030526

专利文献2：日本专利申请特愿2008-162332号

发明内容

希望能够廉价制造高效地加热或冷却气体的装置。即，希望能够廉价地制造图2所示的流道结构的装置。通过对基体材料表面进行切削加工来制造图2所示的结构。容易切削时切削成本低。但是，如果基体为金属等硬质材料，则用立铣刀来加工宽度为1mm、2mm或3mm且深度为2mm、3mm或5mm的槽需要花费时间，所以不容易加工。上述切削加工妨碍了制造成本的降低。

如果可以简单地进行图2的流道形成加工，则可以降低制造成本。如果可以降低制造成本，则能够扩展热交换装置的应用领域。

图3表示解决课题的本发明的基本结构。高效地与流体(将气体和液体统称为流体)进行热交换的结构及其原理与专利文献2相同。

在专利文献2的结构制作中，切削基体表面来制作进行热交换的气体所流通的槽。将板材按压在制作了槽的基体表面上来形成具有气密性的封闭流道。

图3的结构是使用模具并通过冲压加工来形成槽，将槽作为流体的流道。并且图3的结构如下：将制作了成为流道的槽结构的流道板301以及用于以气密方式封闭流道的密封板302粘接。槽以如下方式形成：通过把在流道板301的侧面朝向外侧开口且在一个方向上长的横槽，隔开所需要的间隔以多级方式沿板的另一个方向形成，并由与相邻的横槽垂直的多个纵槽连通所述横槽。并且通过使导入位于一端的横槽的流体经由横槽和纵槽流动到位于另一端的横槽而形成有流道，通过使导入流道的流体与流道的壁垂直碰撞来进行热交换，并使流体从该流道另一端的流体出口孔流出。由于利用模具冲压加工来制成具有流道结构的流道板301，所以可以简单地反复制造。板的材质是铁板、镀层钢板、不锈钢板、铝板、黄铜板等，能够进行各种选择。当由金属制作流道板和密封板时，上述两张板之间的连接能够使用电焊机(使大电流流过接触面来粘接两面的工具)进行的粘接、电焊、氩气焊、银焊以及罐头那样的铆接。

在上述例子中，流体入口303、流体出口304形成在流道板301上，但是也可以形成在密封板302上。